CN206595185U - 一种气体绝缘开关设备用断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化组装的气体绝缘开关设备用断路器，包括安装框架(6)、设置在安装框架(6)上的绝缘安装板(1)，穿过安装框架(6)的主轴(11)、在主轴(11)轴向上设置的真空灭弧设备，真空灭弧设备包括真空灭弧室(3)、一端与真空灭弧室(3)连接的触头压力装置(10)及两端分别与触头压力装置(10)和安装框架(6)固定连接的支撑绝缘子(13)，触头压力装置(10)通过传动装置与主轴(11)固定连接，真空灭弧室(3)下端设有电连接件(8)，电连接件(8)与隔离开关相连。本实用新型提供的断路器，减少了环氧树脂的使用量，绿色环保，且体积小、易维护、集成化、智能化。

Description

一种气体绝缘开关设备用断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，尤其涉及一种模块化组装的气体绝缘开关设备用断路器。

背景技术

我国供配电产品经历了油绝缘、空气绝缘、气体绝缘、固体绝缘四大结构的发展，产品在性能上也都不断提高。从目前情况看，产品用得最多的是SF6气体绝缘产品和固体绝缘产品两大系列，两者均体积小，绝缘和灭弧性能优越。然而，现在与日俱争的环境保护的呼声，催生绿色环保的解决方案。

SF6气体绝缘产品中的SF6气体是不可降解的温室气体，在《京都协定书》中，SF6气体是受到限制的温室气体之一，目前国内外都在尽量减少SF6气体的应用。固体绝缘产品相对于SF6产品来说，体积相当，没有应用SF6气体，在环保方面有较大的优势。但因为产品50％以上的成分都是环氧树脂，产品使用寿命结束后，环氧树脂也不能回收，只能用作建筑填料，而其在加工固体极柱时，需要耗费大量电能，属于高能耗生产类型，并且现在国内固体绝缘还有极柱表面涂溥接地技术难题未能完全解决，所以固体绝缘产品也有可能逐渐减少使用。

现有技术中，高压断路器操作机构、电动机、脱扣器等均分别安装在狭小的断路器箱体空间内，随着设备要求的逐渐小型化，安装、维护非常不便。

申请号为201520648960.9公开了一种中压环网真空断路器柜，属于电力设备技术领域。它包括柜体、测量回路、保护和零序回路、控制回路、照明和凝露回路、合闸回路，所述测量回路、保护和零序回路、控制回路、照明和凝露回路、合闸回路都设置在柜体内。控制回路采用ST266F智能综合保护测控装置，照明和凝露回路采用型号为N2K凝露控制器。但该断路器结构复杂，维护较为麻烦。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种气体绝缘开关设备用断路器，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供的气体绝缘开关设备用断路器，包括安装框架、设置在所述安装框架上的绝缘安装板，穿过安装框架的主轴、控制主轴执行合闸和分闸动作的控制机构、在所述主轴轴向设置的真空灭弧设备，真空灭弧设备包括真空灭弧室、一端与真空灭弧室连接的触头压力装置及两端分别与触头压力装置和安装框架固定连接的支撑绝缘子，触头压力装置通过传动装置与主轴固定连接，真空灭弧室下端连有电连接件，所述电连接件的另一端与隔离开关相连。

进一步地，传动装置包括四连杆传动装置和曲柄滑块机构，四连杆传动装置的一端与主轴连接，曲柄滑块机构与四连杆传动装置连接。

进一步地，四连杆传动装置包括绝缘拉杆、第一连杆、第二连杆及第三连杆，绝缘拉杆与主轴连接，第一连杆的一端与绝缘拉杆的另一端铰接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与第三连杆的一端以及曲柄滑块机构铰接，第三连杆的另一端与连杆轴铰接。

进一步地，曲柄滑块机构包括传动拐臂和滑块，传动拐臂的一端与第二连杆和第三连杆铰接，传动拐臂的另一端与滑块铰接，滑块与所述触头压力装置连接。

进一步地，真空灭弧室包括真空灭弧室壳体、静端导电杆、静触头、动触头、可上下运动的动导电杆、波纹管及屏蔽筒，静端导电杆和动导电杆分别设置于真空灭弧室壳体内部的上下两端，静端导电杆下端连接静触头，动导电杆上端连接动触头，波纹管设置于动导电杆的外侧且位于真空灭弧室壳体内。

进一步地，触头压力装置包括支架及弹簧装置，弹簧装置设置于支架内部，包括一轴及其外侧的弹簧，弹簧装置与动导电杆之间通过连接杆连接，所述弹簧装置下端设有连接曲柄滑块机构的凹槽。

进一步地，绝缘拉杆的表面设置至少一个增加爬电距离的突起。

进一步地，真空灭弧室的上、下两端分别设置静端屏蔽罩和动端屏蔽罩，静端屏蔽罩和动端屏蔽罩为中心位置开孔的碗型。

进一步地，支撑绝缘子通过U形固定框固定于安装框架的内侧壁，U形固定框为一突出安装框架内侧壁的截面为U型的中空管，其底面设置螺纹孔，螺钉穿过螺纹孔与支撑绝缘子固定。

进一步地，支撑绝缘子内部设置至少一个屏蔽环，支撑绝缘子的上下两端的表面设置至少一个增加爬电距离的向外突出的突起。

本实用新型所述的一种气体绝缘开关设备用断路器的工作过程：

当需要合闸时，断路器操作机构将合闸动作传送至主轴，主轴发生转动，通过传动装置将合闸动作传递至滑块，滑块向上运动，推动触头压力装置向上运动，继而推动动导电杆向上运动，动触头与静触头接触，电路接通；当需要分闸时，参见图4，断路器操作机构将分闸动作传送至主轴，主轴发生转动，通过传动装置将分闸动作传递至滑块，所述的滑块向下运动，解除对触头压力装置的推力，继而动导电杆向下运动，动触头与静触头分离，在二者分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的一点上，出现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高，直至发生电极金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，导致极强烈的发射和间隙击穿，产生真空电弧，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，继而电流被分断。

本实用新型采用以上技术方案，具有以下优点和积极效果：

1)本实用新型提供的气体绝缘开关设备用断路器采用真空灭弧室灭弧，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质，用于替代SF6气体绝缘产品和固体绝缘产品，达到绿色环保，对空气和环境无污染，且可靠性较高。

2)本实用新型提供的气体绝缘开关设备用断路器仅绝缘安装板、支撑绝缘子和屏蔽罩的材料选用环氧树脂，减少了环氧树脂的使用量，且散热性好。

3)本实用新型提供的气体绝缘开关设备用断路器在真空灭弧室以及支撑绝缘子部位采取了均匀电场的屏蔽结构，即真空灭弧室中的屏蔽筒和支撑绝缘子内部设置的屏蔽环结构，使产品在小型化的结构中能有良好的电气绝缘性能，满足国际标准要求。

4)本实用新型提供的气体绝缘开关设备用断路器采用模块化设计，其中，真空灭弧室、触头压力装置、支撑绝缘子及传动装置形成了标准化功能单元、标准化产品，可进行拆卸，便于零部件、备品备件及大规模的工厂化预制生产组织。

5)本实用新型提供的气体绝缘开关设备用断路器结合了SF6环网柜和固体柜的优点，同时不会对环境产生污染，且体积小、免维护、集成化、智能化。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种气体绝缘开关设备用断路器的主视图；

图2为本实用新型提供的一种气体绝缘开关设备用断路器的左视图；

图3为本实用新型提供的一种气体绝缘开关设备用断路器合闸状态的剖视图；

图4为本实用新型提供的一种气体绝缘开关设备用断路器分闸状态的剖视图；

图5为本实用新型提供的一种气体绝缘开关设备用断路器合闸状态下真空灭弧室剖视图；

图中：1绝缘安装板；2静端屏蔽罩；3真空灭弧室；4动端屏蔽罩；5支架；6安装框架；601安装框架顶板；602安装框架前板；603安装框架后板；7固定柱；701固定柱第一突环；702固定柱第二突环；8电连接件；9连杆轴；10触头压力装置；11主轴；12固定套；13支撑绝缘子；14绝缘拉杆；15第一连杆；16第二连杆；17第三连杆；18传动拐臂；19固定轴；20U形固定框；21第二连接杆；22拨叉；301静端导电杆；3011静端导电杆固定部；3012静端导电杆连接部；302静触头；303真空灭弧室壳体；304屏蔽筒；305动触头；306波纹管；307法兰盘；308动导电杆；309动端导电杆限位装置；310静端导电杆限位装置；311护套。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1-3，其为本实用新型提供的一种气体绝缘开关设备用断路器的主视图、左视图及剖视图，该断路器包括安装框架6、主轴11，以及沿主轴11的轴向间隔设置的A、B、C三相真空灭弧设备，所述的安装框架6包括安装框架顶板601、安装框架前板602及安装框架后板603，所述的主轴11的一端穿过安装框架前板602，并通过法兰密封装置与断路器操作机构连接，以执行分闸、合闸动作，所述的主轴11的另一端穿过安装框架后板603并通过法兰密封装置密封固定，且轴可发生转动，所述的主轴11与三相真空灭弧设备之间通过拨叉22连接固定，所述的拨叉22保证主轴11将动作传至三相真空灭弧设备，所述的主轴11通过传动装置将动作传递至真空灭弧设备，所述的传动装置包括四连杆传动装置和曲柄滑块机构，所述四连杆传动装置的一端与所述主轴11连接，所述曲柄滑块机构与所述四连杆传动装置连接。所述的三相真空灭弧设备包括真空灭弧室3、触头压力装置10和支撑绝缘子13。

所述的真空灭弧室3的上、下两端分别设置静端屏蔽罩2和动端屏蔽罩4，所述的静端屏蔽罩2和动端屏蔽罩4为中心位置开孔的碗型，对真空灭弧室3中的磁场进行屏蔽，所述静端屏蔽罩2倒置于真空灭弧室3的正上方。

所述的静端屏蔽罩2的上部连接一固定柱7，所述的固定柱7与绝缘安装板1及安装框架顶板601连接，所述的安装框架顶板601设置于绝缘安装板1的上部，二者皆为底部开放的梯形结构，且相互贴合，为了减少材料的使用，该梯形的侧边设置开孔，所述的固定柱7的表面设置两个环状突起，分别为固定柱第一突环701和固定柱第二突环702，所述的固定柱第一突环701位于上部，其对绝缘安装板1起固定作用，位于下部的固定柱第二突环702对静端屏蔽罩2起固定和限位的作用，使静端屏蔽罩2与绝缘安装板1保持一定的距离，所述的固定柱7的底端穿过静端屏蔽罩2的中心开孔，所述的固定柱7的内部设置固定套12和连接杆，所述的固定套12位于连接杆上部且二者螺纹连接，此连接方式便于真空灭弧室3的更换，所述的连接杆下部连接真空灭弧室3的顶部。

所述触头压力装置10包括支架5及弹簧装置，所述弹簧装置设置于支架5内部，包括一轴及其外侧的弹簧，所述弹簧装置与真空灭弧室3通过连接杆21连接，所述弹簧装置下端设有连接曲柄滑块机构的凹槽，所述的凹槽内部设置滑块19，所述四连杆传动装置包括绝缘拉杆14、第一连杆15、第二连杆16及第三连杆17，所述绝缘拉杆14与所述主轴11连接，所述第一连杆15的一端与所述绝缘拉杆14的另一端铰接，所述第一连杆15的另一端与所述第二连杆16的一端铰接，所述第二连杆16的另一端与所述第三连杆17的一端以及曲柄滑块机构铰接，所述第三连杆17的另一端与连杆轴9铰接，所述连杆轴9穿过所述支架5，所述的曲柄滑块机构包括传动拐臂18和滑块19，所述传动拐臂18的一端与所述第二连杆16和第三连杆17铰接，所述传动拐臂18的另一端与滑块19铰接。

所述的第三连杆17通过连杆轴9对第二连杆16和传动拐臂18的铰接部进行限位，防止其偏离工作位置，所述的绝缘拉杆14的表面设置至少一个突起，以增加爬电距离，所述的绝缘拉杆14的另一端与主轴11铰接。

所述的主轴11将合闸、分闸动作通过传动装置传递至滑块19，继而拉动触头压力装置10，从而带动真空灭弧室3进行灭弧。所述的动端屏蔽罩4的底部与支架5的顶部通过螺钉连接固定，所述的绝缘安装板1、静端屏蔽罩2、真空灭弧室3、动端屏蔽罩4、触头压力装置10同一轴心。

所述的支架5的右侧壁，通过螺钉与一支撑绝缘子13固定连接，所述的支撑绝缘子13的右侧通过U形固定框20固定于安装框架6的内侧壁，所述的U形固定框20为一突出安装框架6内侧壁的截面为U型的中空管，其底面设置螺纹孔，与支撑绝缘子13的右侧通过螺钉固定，所述的安装框架顶板601和绝缘安装板1侧边的底部均设置水平的固定平台，该固定平台与一U形固定框20的侧部通过螺钉固定。

参见图5，其为气体绝缘开关设备用断路器的真空灭弧室剖视图，由图可知，真空灭弧室3包括真空灭弧室壳体303、静端导电杆301、静触头302、屏蔽筒304、动触头305、波纹管306及动导电杆308，所述的静端导电杆301包括两部分，柱状结构和顶部的与柱状结构垂直且同一轴心的圆形结构，即静端导电杆固定部3011和静端导电杆连接部3012，其中，静端导电杆连接部3012穿过静端导电杆限位装置310的中心位置，静端导电杆固定部3011与静端导电杆限位装置310的顶部焊接为一体或通过螺钉连接，该结构设置对静端导电杆301起到限位作用，防止其横向及纵向发生偏移。

所述的静端导电杆301的底部连接一静触头302，所述的静触头302下端与动触头305相对，二者大小相同，所述的动、静触头采用“杯”形结构，在“杯”体表面设置螺旋形沟槽，当短路电流通过时，产生一个与电弧电流近似平行的磁场，即纵磁场结构，来辅助灭弧。

所述的动触头305下端与动导电杆308连接，所述的动导电杆308的外周设置波纹管306，所述的波纹管306的顶端设置一环状限位套，所述的动导电杆308穿过环状限位套，所述的环状限位套与动触头305之间设置一开口朝下的底部中心位置开孔的“碗”状护套，所述的动导电杆308可上下运动，所述的动导电杆308下部通过动端导电杆限位装置309进行固定和限位，避免其发生横向移动，所述动端导电杆限位装置309的下部设置一法兰盘307，所述的动导电杆308穿过法兰盘307，所述的法兰盘307的底部与动端导电杆限位装置309连接为一体，所述的法兰盘307兼具限位和密封的功能。

所述的真空灭弧室3的内部设置一屏蔽筒304，所述的屏蔽筒304的外壁与真空灭弧室壳体303的内壁之间通过一环状结构连接固定，所述的静端导电杆301的下部、静触头302、动触头305、波纹管306及动导电杆308的上部均设置于屏蔽筒304的内部，所述的屏蔽筒304具有改善真空灭弧室内部的电场分布的作用，所述的静端导电杆301、静触头302、屏蔽筒304、动触头305、波纹管306及动导电杆308轴心相同。所述的真空灭弧室3通过管内真空优良的绝缘性，使中高压电路切断电源后，能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生。

参见图3-5，所述的动导电杆308的下端与第二连接杆21连接，所述的第二连接杆21的上部设置电连接件8，其实现真空灭弧室3与开关设备中的隔离开关电连接，所述的第二连接杆21与电连接件8的连接处的下部通过一穿过第二连接杆21的螺帽进行固锁，所述的第二连接杆21的底端与触头压力装置10螺纹连接，并通过螺帽固锁，以便于触头压力装置10的更换。

所述的支撑绝缘子13为一开口向左的U形结构，其内部设置至少一个屏蔽环，该结构具有均匀电场的作用，所述的支撑绝缘子13的上下两端的表面设置至少一个向外突出的突起，以增加爬电距离。

所述的支架5的前后侧壁设置方形开口，以利于对其内部的触头压力装置10的工作状态进行观察，从而对老化的触头压力装置10及时进行更换，该方形开口的底部设置U形槽，该U形槽对固定轴19的运动路径进行限制。

所述的安装框架前板602和安装框架后板603均为方形，其内部设置开孔，所述的安装框架前板602和安装框架后板603与开关设备的柜体通过螺钉固定或焊接为一体。

本实用新型提供的一种气体绝缘开关设备用断路器的工作过程：

参见图3，断路器操作机构将合闸动作传送至主轴11，主轴11发生转动，通过传动装置将合闸动作传递至滑块19，所述的滑块19向上运动，推动触头压力装置10向上运动，继而推动动导电杆308向上运动，动触头305与静触头302接触，电路接通；参见图4，断路器操作机构将分闸动作传送至主轴11，主轴11发生转动，通过传动装置将分闸动作传递至滑块19，所述的滑块19向下运动，解除对触头压力装置10的推力，继而动导电杆308向下运动，动触头305与静触头302分离，在二者分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的一点上,出现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高,直至发生电极金属的蒸发,同时形成极高的电场强度,导致极强烈的发射和间隙击穿,产生真空电弧,真空电弧的等离子体很快向四周扩散,电弧电流过零后,触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体,继而电流被分断。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体绝缘开关设备用断路器，包括安装框架(6)、设置在所述安装框架(6)上的绝缘安装板(1)，穿过所述安装框架(6)的主轴(11)、控制所述主轴(11)执行合闸和分闸动作的控制机构和在所述主轴(11)轴向上设置的真空灭弧设备，其特征在于：所述真空灭弧设备包括真空灭弧室(3)、一端与所述真空灭弧室(3)连接的触头压力装置(10)及两端分别与所述触头压力装置(10)和所述安装框架(6)固定连接的支撑绝缘子(13)，所述触头压力装置(10)通过传动装置与所述主轴(11)固定连接，所述真空灭弧室(3)下端连有电连接件(8)，所述电连接件(8)的另一端与隔离开关相连。

2.根据权利要求1所述的一种气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于：所述传动装置包括四连杆传动装置和曲柄滑块机构，所述四连杆传动装置的一端与所述主轴(11)连接，所述曲柄滑块机构与所述四连杆传动装置连接。

3.根据权利要求2所述的一种气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于：所述四连杆传动装置包括绝缘拉杆(14)、第一连杆(15)、第二连杆(16)和第三连杆(17)，所述绝缘拉杆(14)与所述主轴(11)连接，所述第一连杆(15)的一端与所述绝缘拉杆(14)的另一端铰接，所述第一连杆(15)的另一端与所述第二连杆(16)的一端铰接，所述第二连杆(16)的另一端与所述第三连杆(17)的一端以及曲柄滑块机构铰接，所述第三连杆(17)的另一端与连杆轴(9)铰接。

4.根据权利要求3所述的一种气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于：所述曲柄滑块机构包括传动拐臂(18)和滑块(19)，所述传动拐臂(18)的一端与所述第二连杆(16)和第三连杆(17)铰接，所述传动拐臂(18)的另一端与滑块(19)铰接，所述滑块(19)与所述触头压力装置连接。

5.根据权利要求3～4其中任意一项所述的一种气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于：所述真空灭弧室(3)包括真空灭弧室壳体(303)、静端导电杆(301)、静触头(302)、动触头(305)、可上下运动的动导电杆(308)、波纹管(306)及屏蔽筒(304)，所述静端导电杆(301)和动导电杆(308)分别设置于真空灭弧室壳体(303)内部的上下两端，所述静端导电杆(301)下端连接静触头(305)，所述动导电杆(308)上端连接动触头(305)，所述波纹管(306)设置于动导电杆(308)的外侧且位于真空灭弧室壳体(303)内。

6.根据权利要求5所述的气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于：所述触头压力装置(10)包括支架(5)及弹簧装置，所述弹簧装置设置于支架(5)内部，所述弹簧装置包括一轴及其外侧的弹簧，所述弹簧装置与动导电杆(308)之间通过连接杆(21)连接，所述弹簧装置下端设有连接曲柄滑块机构的凹槽。

7.根据权利要求6所述的气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于，所述绝缘拉杆(14)的表面设置至少一个增加爬电距离的突起。

8.根据权利要求7所述的气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于，所述真空灭弧室(3)的上、下两端分别设置静端屏蔽罩(2)和动端屏蔽罩(4)，所述静端屏蔽罩(2)和动端屏蔽罩(4)为中心位置开孔的碗型。

9.根据权利要求8所述的气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于：所述支撑绝缘子(13)通过U形固定框(20)固定于安装框架(6)的内侧壁，所述U形固定框(20)为一突出安装框架内侧壁的截面为U型的中空管，其底面设置螺纹孔，螺钉穿过所述螺纹孔与所述支撑绝缘子(13)固定。

10.根据权利要求9所述的气体绝缘开关设备用断路器，其特征在于：所述支撑绝缘子(13)内部设置至少一个屏蔽环，所述支撑绝缘子(13)的上下两端的表面设置至少一个增加爬电距离的向外突出的突起。